JPH01203530A

JPH01203530A - 自動水栓

Info

Publication number: JPH01203530A
Application number: JP63026169A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsui; 修筒井; Kinya Arita; 欽也有田; Atsuo Makita; 牧田　厚雄; Ryoichi Tsukada; 良一塚田
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1988-02-06
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1989-08-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、混合湯水の出湯温度及び出湯量を自動的に制
御可能な自動水栓に関する。

（ロ）従来の技術従来、かかる自動水栓としては各種形態のものが知られ
ており、例えば、特開昭５９−１４７１７８号公報に記
載のものがある。

同自動水栓は、人体を感知する感知部と、その感知信号
に基づき出力を発生する制御部と、この制御部からの出
力を受けて駆動する駆動部と、この駆動部により作動さ
れ水洗器に給水する給水部とを備えている。

そして、使用者が水洗器に近づくと、感知部が人体を感
知し、上記制御部、駆動部及び給水部を介して給水を行
い、一方、手等を洗浄後、使用者が立ち去ると、感知部
がそのことを感知して、給水を停止するものである。

−（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、かかる
従来の自動水栓は、未だ、以下の問題点を有していた。

即ち、自動水栓において、感知部、制御部及び駆動部に
はそれぞれ主電源から複雑な電気配線を行わねばならず
、水道工事の他に電気工事を別途必要とするため、水洗
器等の設置工事費を高いものとしていた。

また、感知部、制御部及び駆動部は、給水部と別個の個
所に設置されているので、これらの設置空間を給水部の
設置空間と別個に必要とし、そのため、室内空間を狭く
することにもなっていた。

本発明は、上記問題点を解決することができる自動水栓
を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、先端側に吐出口を具備する水栓本体の基部に
湯水混合栓を組み込み、かつ同水栓本体内で、上記湯水
混合栓と吐出口とを連絡する吐出側流路に沿って湯水混
合栓の駆動を制御する制御装置を設けたことを特徴とす
る自動水栓に係るものである。

（ホ）作用及び効果かかる構成により、本発明は、以下の作用及び効果を奏
する。

■湯水混合栓及び同湯水混合栓を制御する制御装置とを
コンパクトに水栓本体内に組み込んだので、洗面室等に
おいて、自動水栓は最小の設置空間で足り、洗面室等の
空間を最大限に利用できる。

電気工事等も最小限のものとすることができる。

■湯水混合栓及び同湯水混合栓を制御する制御装置とを
コンパクトに水栓本体内に組み込んだので、湯水混合栓
と制御装置への配線、及び湯水混合栓と制御装置間の配
線を簡素化でき、電気工事等も最小限のものとすること
ができる。

■湯水混合栓を、水栓本体の基部に設けたので、水栓本
体の安定性、座り具合が向上する。また、湯水の混合を
水栓本体の基部で行うので、吐出口までに湯水を十分に
混合可能な吐出側流路を形成できるので、均一温度の混
合湯水を得ることができる。

（へ）実施例以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を詳説す
る。

第１図に本発明に係る自動水栓Ａを具備した洗面器Ｂを
示す。

図示する如く、自動水栓Ａは、本実施例では、洗面ボウ
ルＩＯの奥部載置面１０ａ上に固定状態に載置されてい
る。なお、１１は洗面ボウル１０を取付けてなる洗面カ
ウンターである。

第２図及び第３図に自動水栓Ａの内部構造を示しており
、２０は水栓本体であり、同水栓本体は、垂直基部２０
ａの上部に傾斜吐出部２０ｂの基端を連設した筒状体か
らなる。

そして、水栓本体２０の垂直基部２０ａには、湯水混合
栓Ｃを一体的に組み込んでおり、同湯水混合栓Ｃは、後
述するように、その流入側を給水配管２１及び給湯配管
２２と連通連結するとともに、その流出側を、先端側２
４ａを吐出口２３と連通してなる吐出側流路２４の基端
側２４ｂと連通連結している。

また、第２図から明らかなように、水栓本体２０の傾斜
吐出部２Ｏｂ内には、隔壁４０によって同吐出部２０を
分割して吐出側流路２４が形成されているとともに、同
吐出側流路２４の上方には、水密状態に制御装置等設置
空間Ｓが形成されている。

そして、この制御装置等設置空間Ｓ内には、湯水混合栓
Ｃの駆動を制御する制御装置りと、制御装置りに駆動信
号を送る起動部Ｅ、　　Ｆとが設けられている。

このように、本実施例においては、湯水混合栓Ｃや制御
装置りは、コンパクトに水栓本体２０内に組み込まれて
いるので、自動水栓Ａの必要設置空間を最小限とするこ
とができ、洗面室等の空間を最大限に利用でき、配線を
簡素化して電気工事等も最小限のものとすることができ
る。

また、湯水混合栓Ｃは、水栓本体２０の基部に設けたの
で、自動水栓への安定性、座り具合が向上する。また、
湯水の混合を水栓本体Ａの基部で行うので、湯水混合栓
Ｃと吐出口２３との間に、十分な長さの吐出側流路２４
を形成でき、同流路２４で湯水を十分に混合して、均一
温度の混合湯水を形成して、吐出口２３から吐出するこ
とができる。

本実施例に用いる湯水混合栓Ｃ１制御装置Ｄ、起動部Ｅ
、Ｆとしては、各種形態のものが考えられるが、図示の
実施例では、以下に説明するような構成としている。

まず、湯水混合栓Ｃの構成について説明する。

第３図において、３０．３１は、水栓本体２０の垂直基
部２０ａの下部に垂直方向に形成した一対の一例流路で
ある。

そして、−側流路３０．３１は湯水混合栓Ｃの給水流路
及び給湯流路として機能するものであり、その下部開口
端は、それぞれ給水配管２１と給湯配管２２に連通して
いる。

一方、−側流路３０．３１の上部開口端は、それぞれ、
水栓本体２０の垂直基部２０ａの両側壁に形成した隔室
３２．３３と連通している。

また、水栓本体２０の垂直基部２０ａの中央には、Ｔ字
状流路３４が形成されている。

そして、かかるＴ字状流路３４は、湯水混合栓Ｃの混合
水流路として機能するものであり、その外側開口端３４
ａは、吐出側流路２４と連通しており、一方、その内側
二股状開口端は隔室３２．３３と連通している。

さらに、Ｔ字状流路３４の内側二股状開口部には、それ
ぞれ弁座３５，３６が設けられており、同弁座３５゜３
６には、水栓本体２０の垂直基部２Ｏａ内を、左右水平
方向に進退して弁座３５，３６と接離し、内側二股状開
口端を開閉するダイアフラム弁からなる弁体３７　、３
８が配設されている。

さらに、水栓本体２０の基部の両側壁には、それぞれ微
小距離無段階駆動式アクチュエータの一形態である圧電
アクチュエータ■が取付られている。

そして、各圧電アクチュエータＩは、本実施例では、第
３図に示すように、前後壁ａ、ｂを具備する筒状のアク
チュエータケーシングＣ内に、同心円的にかつ軸線に沿
って進退自在にプランジャｄを取付け、同プランジャｄ
の先端を弁体３８．３９の（支部と当接自在となし、さ
らに、プランジャｄの外周面上に、同心円的に、４つの
圧電素子ｅ、ｆ。

ｇ＋ｈからなる圧電素子組立体Ｇを配設することによっ
て構成している。

また、図示の実施例において、圧電素子ｇ＋ｈは、アク
チュエータケーシングＣの中央部に配設されており、ア
クチュエータケーシングＣに基端を固定した保持具Ｈの
先端に固着されている。

また、ｊ＋Ｊ　はその基端を圧電素子ｇ、ｈに固着する
とともにその先端を前後壁ａ、ｂに向けて伸延する片持
ち梁状の弾性ブリッジである。

そして、同弾性ブリッジｉ、ｊ　の先端は、その外周面
に圧電素子ｅ、ｆを取付けるとともに、その内周面に、
ブレーキシューに、ｌを固着している。

そして、この圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、電源をオフし
た際に縮むように構成されている。

即ち、圧電素子ｅ、ｆは、通電状態では伸びて、その内
径を拡径してプランジャｄのクランプを解除するととも
に、通電していない状態では縮んでプランジャｄをクラ
ンプする。

一方、圧電素子ｇ、ｈは、通電状態ではプランジャｄ上
を軸線方向に伸びた状態にあり、非通電状態では、プラ
ンジャｄ上を縮み、その軸線方向の全長を短くすること
になる。　そして、プランジャｄは、かかる４つの圧電
素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈへの電圧印加手順を後述する制御装
置りによって適当に制御することにより、軸線方向に移
動することができる。

圧電素子ｅ　＋　ｆ　＋　ｇ　＋　ｈは、第３図及び第
５図に示すように、多数の圧電素子片をプランジャｄの
軸芯方向に積層して形成した円筒状の素子で、円筒の両
端に電極が設けられており、この両端に電圧を印加する
ことにより、伸びるように構成されている。

なお、圧電素子片は、例えば、圧電セラミックスを用い
ることができ、かかる圧電セラミックスとしては、ＡＢ
Ｏ３ペロプスカイト形の結晶構造をもつ強誘電材料であ
ってＰＺＴ　（Ｐｂ　（Ｚｒ。

Ｔｉ）Ｏり〕系、やＰＬＺＴ　（Ｐｂ　（Ｚｒ、Ｔｉ）
０３　）、ＰＴ　（ＰｂＴｉ０３　）系、あるいはｐｚ
Ｔを基にした３成分系のものを用いることができる。

また、圧電素子ｅ　＋　ｆ　＋　ｇ　＋　ｈは、第６図
に示すように、多数の薄肉リング状の圧電素子片をプラ
ンジャｄの軸芯廻りに軸線方向にｇ層して形成すること
もできる。この場合、電圧の印加方向を９０度変えるこ
とになる。

また、第３図において、ｍは圧電アクチュエータＩの水
密性を高めるために設けた摺動抵抗の小さいＵ字形若し
くは７字形のパツキンである。

なお、上記構成において、圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈは、
円形断面のみでなく、例えば、矩形断面等とすることも
でき、また、第７図及び第８図に示す如く、分割片から
形成することもできる。

さらに、第３Ａ図に示す圧電アクチュエータＩは、電圧
を印加しないときにプランジャｄをクランプ可能なもの
であり、その後壁すの中央であって、プランジャｄと対
向する個所に、弾性ゴム等からなる手動復帰ボタンｐを
取付けている。そして、同手動復帰ボタンｐは、押圧す
ることによって、その前面が前方に突出してプランジャ
ｄの後端に当接し、プランジャｄを圧電素子ｅ、ｆのク
ランプ力に抗して、前方向に押圧移動することができる
。

従って、停電時等において、プランジャｄが弁等を開け
た状態で停止した場合には、速やかに手動復帰ボタンｐ
を押して、完全に閉弁して、未然に流出事故等を防止゛
することができる。

また、第３Ａ図に示す圧電アクチュエータＩの変容例を
示しており、同アクチュエータＩは、電圧を印加しない
時にプランジャｄのクランプを解除するものであり、後
壁すとプランジャｄとの間に、プランジャｄを進出方向
に常時付勢するスプリングｑを介設した構成に特徴を有
する。

かかる構成によって、停電時において、プランジャｄの
クランプが解除されても、スプリングｑの付勢力によっ
て、プランジャｄが進出し、速やかに閉弁することがで
きる。

ついで、同水栓本体２０の傾斜吐出部２Ｏｂ内に配設し
、上記圧電アクチュエータｉの駆動を制御する制御装置
りと、制御装置りに駆動信号を送る起動部Ｅ、Ｆ及びそ
れらに関連した構成について説明する。

第２図に示す如く、制御装置等収納空間Ｓ内にはプリン
ト基板５０が配設されており、制御装置Ｃは、実質的に
同基板２０上に形成される。

次に起動部Ｅの構成について説明すると、かかる起動部
Ｅは、本実施例では、傾斜吐出部２０ｂの先端に設けた
タッチスイッチとして形成されている。

即ち、傾斜吐出部２０ｂの先端をなすスイッチ取付空間
５１の前方をなす傾斜壁５２には、第４図に示すように
、電源スィッチ５３と、温度設定スイッチ５４と、流量
設定スイッチ５５とが取付けられている。

そして、かかるタッチスイッチ５３．５４及び５５を作
動することによって、制御装置りを介して上記した湯水
混合栓Ｃを駆動し、所望温度の混合湯水を所望量だけ、
吐出口２３より吐出することができる。

なお、タッチスイッチ５３．５４及び５５を取付けた傾
斜壁５２には、第４図に示すような表示がされた薄肉可
撓性板からなる表示板５６が貼付されているため、使用
者は容易かつ確実に制御装置りに駆動信号を送ることが
できる。

また、起動部Ｆは、傾斜吐出部２０ｂの裏面側であって
、吐出口２３の近接部位に設けられており、同部位に傾
斜吐出部２０ｂと一体的に形成したセンサ取付筒６０と
、同センサ取付筒６０内に装着した手感知センサ６１は
、使用者が手を吐出口２３の前に差し出した時に手を感
知して出力信号を発生し、同出力信号に基づいて、制御
装置りを介して湯水混合装置Ｃを駆動し、出湯を開始さ
せることができなお、手感知センサ６１としては、デュ
アルタイプの焦電センサ等を用いることができる。

また、第２図において、７０は水栓本体２０の垂直基部
２０ａに設けた温度センサであり、そのセンサ素子を吐
出側流路２４の先端に伸延させている。なお、７１は防
水用カバーである。

かかる構成によって、温度センサ７０は、出湯温度Ｔｍ
を検出し、その検出値と温度設定スイッチ５４で設定し
た設定温度Ｔｓの出力値との差に基づいて制御装置りを
ＰＩＤ制御し湯水混合装置Ｃの圧電アクチュエータＩを
駆動することができる。

また、第２図において制御装置等収納空間Ｓ内まで伸延
した保護管８０内には、制御装置Ｄ、タッチスイッチ５
３　、５４　、５５及び手感知センサ７０等に接続する
リード線が保護されている。

また、第９図に示すように制御装置りは、マイクロプロ
セッサｒと、入出力インターフェースＳ。

ｔと、上記圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈの駆動順序プログラ
ム及び温度センサ７０の出力に基づ＜ＰＩＤ制御を行う
プログラムを記憶したメモリＵとから構成されている。

そして、入力インターフェースＳには、電源スイッチ５
３．温度設定スイッチ５４．流量設定スイッチ５５、手
感知センサ６１及び温度センサ７０が接続されている。

一方、出力インターフェースｔには、水側と湯側の圧電
アクチュエータＥが接続されている。

ついで、上記構成を有する自動水栓Ａの作動を、第２図
、第３図及び第９図〜第１２図を参照して説明する。

第９図に示すように、温度設定スイッチ５４を押して設
定温度と選択するとともに、流量設定スイッチ５５を押
して、設定流量を選択する。

その後、使用者が吐出口２３の前に手を差し出すと、手
感知センサ６１が出力信号を発生する。

そして、この出力信号に基づいて、制御装置りは、メモ
リＵから圧電素子ｅ、ｆ、ｇ、ｈの駆動順序プログラム
を読みだし、同プログラム及び温度設定ボタン５４と流
量設定ボタン５５とによって制御装置りに入力した温度
設定値及び流量設定値に基づいて、ＰＩＤ制御を行い、
湯水混合栓Ｃからの混合湯水の温度及び流量を制御する
とともに、吐出口２３から吐出することができる。

即ち、第１θ図に示すように、圧電素子ｅの電圧の印加
を解除して縮めプランジャｄをクランプさせるとともに
、圧電素子ｆに電圧を印加して拡径してプランジャｄの
クランプを解除する。

次に、第１１図に示すように、圧電素子ｇ、ｈに電圧を
印加して伸ばすと、圧電素子ｅ、ｆが矢印方向に移動し
、これに伴って圧電素子ｅがクランプするプケンジャｄ
も矢印方向に移動する。

その後、第１２図に示すように、圧電素子ｅに電圧を印
加して拡径しプランジャｄのクランプを解除するととと
もに、圧電素子ｇ＋ｔｌの印加電圧を解除すると、圧電
素子ｇ＋ｈは矢印方向に縮み、プランジャｄはさらに矢
印方向に移動する。

その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャｄ
を、μｍオーダ或いはサブμｍオーダのストロークで尺
とり生状に移動することができ、圧電アクチュエータ１
．１の弁体３８，３９を開閉して混合湯水の温度及び流
量を精密かつ正確に制御して、所望温度かつ所望量の混
合湯水を吐出口２３がら吐出することができる。

また、混合湯水の出湯温度または出湯量を変えたい場合
は、それぞれ温度設定スイッチ５４又は流量設定スイッ
チ５５を押しことによって容易に行うことができる。

この場合、吐出側流路２４に流量センサを設ければ、実
流量を検出し、制御装置りに入力して流量を制御するこ
とができる。

また、かかる操作において、本実施例に係る湯水混合栓
Ｃは、圧電アクチュエータＩ等の微小距離無段階駆動式
アクチュエータを用いているので、μｍオーダ或いはサ
ブμｍのオーダのストロークで尺とり生状に移動するこ
とができ、温度調整及び流量調整をさらに正確かつ精密
に行うことができる。

以上述べてきた構成によって、本実施例は、以下の効果
を奏する。

■自動水栓Ａは、水栓本体２０の基部に湯水混合装置Ｃ
を設け、かつ同水栓本体２０内で、吐出側流路２３に沿
って同湯水混合装置Ｃの駆動を制御する制御装置り等を
設けることによって形成している。

即ち、湯水混合栓Ｃや制御装置り等をコンパクトに自動
水栓Ａ内に組み込むことができるので、自動水栓Ａのみ
の設置空間で足り、洗面室等の空間を最大限に利用でき
、電気工事等も最小限のものとすることができる。

■湯水混合栓Ｃは、水栓本体２０の基部に設けたので、
水栓本体２０の安定性、座り具合が向上する。

また、湯水の混合を水栓本体２０の基部で行うので、吐
出口２３までに湯水を十分に混合可能な吐出側流路２４
を形成できるので、均一温度の混合湯水を得ることがで
きる。

■湯水混合栓Ｃは、圧電アクチュエータＩ等の微小距離
無段階駆動式アクチュエータを用いているので、μｍオ
ーダ或いはサブμｍのオーダのストロークで尺とり生状
に移動することができ、温度調整及び流量調整を正確か
つ精密に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動水栓を具備する洗面器の正面
図、第２図は同自動水栓の全体構成を示す断面側面図、
第３図は第２図１−Ｉ線による断面図、第３Ａ図は圧電
アクチュエータの変容例の説明図、第４図は第２図ｎ−
ｎ線による矢視図、５図は第３図ｍ−ｍ線による断面図
、第６図〜第８図は圧電素子の他の実施例の説明図、第
９図は制御装置の構成説明図、第１０図〜第１２図は圧
電アクチュエータの作動状態説明図である。図中、Ａ：自動水栓　　　　　Ｂ：洗面器Ｃ：湯水混合栓　　　　Ｄ：制御装置Ｅ：起動部　　　　　　Ｆ：起動部 ■＝圧電アクチュエータ２０：水栓本体２３：吐出口２４：吐出側流路

Claims

【特許請求の範囲】

１、先端側に吐出口（２３）を具備する水栓本体（２０
）の基部に湯水混合栓（Ｃ）を組み込み、かつ同水栓本
体（２０）内で、上記湯水混合栓（Ｃ）と吐出口（２３
）とを連絡する吐出側流路（２４）に沿って湯水混合栓
（Ｃ）の駆動を制御する制御装置（Ｄ）を設けたことを
特徴とする自動水栓。